Введение........................................................................................................................... 5
Актуальность исследования................................................................................. 5
Цель диссертации.................................................................................................. 8
Структура диссертации ........................................................................................ 9
Защищаемые положения .................................................................................... 11
Практическая значимость................................................................................... 11
Список публикаций............................................................................................. 12
Глава 1. Краткие основы наноплазмоники................................................................. 15
1.1. Многообразие наночастиц ..................................................................... 15
Изготовление плазмонных наночастиц методом коллоидной химии......................... 15
Изготовление плазмонных наноструктур методом электронной литографии........... 16
Изготовления плазмонных наночастиц методом ионной литографии ....................... 17
Экзотические методы изготовления плазмонных наноструктур................................. 18
1.2. Теория Друде-Зоммерфельда оптических свойств металлов............. 21
1.3. Поверхностные плазмоны на плоской границе металл/диэлектрик.. 25
1.4. Некоторые вопросы теории плазмонных колебаний в наночастицах29
«ε – метод» решения уравнений Максвелла для частиц произвольных размеров..... 29
Квазистатическая теория оптических свойств сферических наночастиц................... 30
Влияние нелокальных эффектов на оптические свойства сферических наночастиц 31
Локализованные плазмоны в системе из двух наночастиц.......................................... 32
1.5. Оптические свойства наноотверстий в металлических плёнках........ 33
Экстраординарное прохождение света через матрицу наноотверстий....................... 34
Глава 2. Среда для распространения плазмонных волн: создание, методы
характеризации, оптические параметры..................................................................... 36
2.1. Среда для поверхностных плазмонных волн............................................ 37
2.2. Создание монокристаллических, атомарно гладких металлических
нанопленок................................................................................................................. 40
2.3. Создание поликристаллических пленок высокого качества ................... 44
2.4. Микроскопия плазмонных волн в пленках ультравысокого качества ... 47
3
2.5. Измерение длины распространения в телекоммуникационном
диапазоне.................................................................................................................... 55
2.6. Сравнение скорости деградации монокристаллических и
поликристаллических серебряных нанопленок ..................................................... 61
Выводы по главе.................................................................................................. 63
Глава 3. Источники плазмонных волн на основе плазмонных кристаллов ............ 65
3.1. Возбуждение поверхностных плазмонных волн ................................. 65
3.2. Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов с помощью
периодически наноструктурированной поверхности............................................ 66
3.3. Измерение свойств плазмонных кристаллов ....................................... 74
3.4. Возбуждение поверхностных плазмонов с помощью
фотолюминесценции................................................................................................. 79
3.5. Экспериментальный образец и экспериментальная установка.......... 82
3.6. Экспериментальные результаты возбуждения плазмонных волн с
помощью фотолюминесценции ............................................................................... 85
3.7. Плазмонный волновод открытого типа ................................................ 90
3.8. Схема плазмонного волновода открытого типа................................... 92
3.9. Возбуждение и регистрация плазмонных волн в волноводе открытого
типа 95
3.10. Фемтосекундная динамика плазмонных волн в волноводе открытого
типа 97
Выводы по главе................................................................................................ 103
Глава 4. Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния на плазмонной
метаповерхности.......................................................................................................... 104
4.1. Идея плазмонной метаповерхности .................................................... 105
4.2. Создание плазмонной метаповерхности............................................. 108
4.3. Оптические свойства плазмонной метаповерхности ........................ 111
4.4. Измерение усиления поля плазмонной метаповерхностью ............. 114
4.5. Измерение гигантского комбинационного рассеяния молекул Alq3 на
плазмонной метаповерхности................................................................................ 117
4.6. Плазмонная метаповерхность - плазмонный нанорезонатор ........... 120
Выводы по главе................................................................................................ 123
4
Глава 5. Плазмонный нанолазер и внутрирезонаторная сенсорика на его основе
....................................................................................................................................... 124
5.1. Идеология и текущее состояние в мире.............................................. 124
5.2. Оптическая схема, расчёты и характеризация гибридных резонансных
мод. Разработка подходов к созданию активной среды для плазмонного
нанолазера ................................................................................................................ 125
5.3. Измерение усиления активной среды................................................. 130
5.4. Резонатор плазмонного нанолазера, характеризация плазмонного
кристалла 131
5.5. Экспериментальная установка............................................................. 133
5.6. Экспериментальные исследования свойств нанолазера при различных
режимах накачки ..................................................................................................... 135
5.7. Направленность излучения плазмонного нанолазера ....................... 146
5.8. Внутрирезонаторная сенсорика на основе плазмонного нанолазера
149
Выводы по главе................................................................................................ 153
Заключение .................................................................................................................. 155
Благодарности.............................................................................................................. 157
Список литературы ..................................................................................................... 158
